[发明专利]一种激光诱导与CCD采集的生物芯片检测方法

摘要

本发明涉及一种激光诱导与CCD采集的生物芯片检测方法，提供生物芯片二维扫描装置以及CCD相机这几个部分，具有固定功率的激光光源发射出激光通过二维扫描振镜的控制在生物芯片的X方向和Y方向按照一定的规律进行二维扫描，激光在二维扫描振镜的工作下斜向45度照射到生物芯片平面，并且激发CY3或者CY5荧光染料产生荧光信号通过冷却型CCD相机的成像和多像素并行积分的方式对信号进行采集。本发明所提出的方法既避免了激光共聚焦方法的复杂光路和高压氙气灯的照明问题，也能够保证较高的检测速度和灵敏度。

主权项

1.一种激光诱导与CCD采集的生物芯片检测方法,其特征在于,提供一包括一CCD相机以及一对设置于所述CCD相机两侧的第一振镜以及第二振镜的激光诱导CCD采集扫描仪；通过所述第一振镜以及所述第二振镜控制具有固定功率的激光光源发射出激光，沿X方向和Y方向在设置于所述CCD相机正下方处的生物芯片的进行二维扫描，且激光在所述第一振镜以及所述第二振镜的控制下照射到生物芯片平面，并且激发所述生物芯片内的荧光染料产生荧光信号；所述CCD相机通过成像以及多像素并行积分的方式对所述荧光信号进行采集，并将所采集的图像传输至与所述CCD相机相连的计算机；所述第一振镜以及所述第二振镜相互成90度正交设置；激光在所述第一振镜以及所述第二振镜的控制下斜向45度照射到生物芯片平面；通过三角函数数学模型对由生物芯片探针平面与激光束投射方向不垂直而导致的不垂直的二维扫描模型进行修正，且通过修正后的二维扫描模型设定第一振镜以及第二振镜的扫描步进间距以及振镜偏转的角速度，用以计算该生物芯片检测方法的检测速度；所述通过三角函数数学模型修正二维扫描模型按照如下步骤实现：步骤S1：记入射强度为I，经所述第一振镜以及所述第二振镜偏转倾斜投射到探针平面上，激光束的投影面积增大倍，δ为所述第一振镜的偏转角，为所述第二振镜的偏转角，且光强变为：步骤S2：所述第二振镜偏转β角度，使激光束沿Y方向进行行扫描，且：其中，hz为所述第二振镜镜片中心点高度；步骤S3：调整所述第一振镜的角度δ，使得激光束沿X方向进行步进偏转，且偏转量：x＝(L+e)tanδ由于L+e≈L，tanδ≈δ，由上式可得：步骤S4：将所述第一振镜的偏转角度δ跟随着所述第二振镜的偏转角β作余弦调整，以保证激光束在所述第二振镜作用下沿Y方向扫描的轨迹是水平平行直线，且激光束在X方向的偏转量为定值，则激光束从第一振镜到生物芯片的光程l：记出射激光束的扫描角速度为ωy，对应所述第二振镜的角速度为ωy/2，且扫描物理分辨率为As＝d(um)×d(um)，则激光束在Y方向的扫描的线速度为：v＝ωy·l生物芯片As面积的平均照射时间为：对应扫描分辨率As面积的荧光染料受激发产生的光致荧光光子数为：其中，荧光分子的量子效率φ，荧光染料截面σ，qem为激发的荧光光子数，I为激光束入射强度，ωy为出射激光束的扫描角速度，c为光速，λ为激发光波长，τ为荧光寿命，荧光染料浓度Cs，步骤S5：在X方向步进间距对应的第一振镜偏转角为δ时，则在Y方向对每行进行扫描时，第二振镜的角速度ωy/2对自身偏转角β进行余弦调整，以保持荧光响应qem的一致性：则光致荧光光子数qem为：